高中化學(xué)-晶體的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)

高中化學(xué)―一晶體的類(lèi)型和結(jié)構(gòu)！

“工欲善其事，必先利其器?！币私馕镔|(zhì)的微觀結(jié)

構(gòu)，必須借助先進(jìn)的儀器?？梢哉f(shuō)，科學(xué)手段的提高是

探索自然的加速器。

科技進(jìn)步帶來(lái)的不僅是生活水平的提高，更重要的是代

表著人們探索自然能力的巨大進(jìn)步。當(dāng)科學(xué)擺脫了愚

昧，當(dāng)實(shí)驗(yàn)終結(jié)了空想，一切的迷霧終會(huì)在科技之光面

前消散。

在對(duì)于晶體的研究進(jìn)程中，X射線的發(fā)現(xiàn)，是一個(gè)關(guān)鍵

的時(shí)間點(diǎn)。X射線技術(shù)的發(fā)展，終于使得人們能夠解開(kāi)

晶體結(jié)構(gòu)的面紗，為判斷晶體找到更加有說(shuō)服力的證

據(jù)。

1895年，德國(guó)物理學(xué)家倫琴(W.C.Rontgen)發(fā)現(xiàn)X

射線；

1912年，德國(guó)物理學(xué)家勞埃(M.VonLaue)第一次用

X射線實(shí)現(xiàn)了晶體結(jié)構(gòu)對(duì)X射線的衍射試驗(yàn)，從此人們

對(duì)晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

目前，X射線技術(shù)仍然是研究晶體、探索物質(zhì)結(jié)構(gòu)的銳

器。除了X射線，還有高分辨光學(xué)顯微鏡、掃描電鏡、

投射電鏡等觀測(cè)手段。

x射線衍射儀

離子晶體

代表人物：氯化鈉

氯化鈉晶體，也就是人們常說(shuō)的食鹽，其晶體具有規(guī)則

的立方體外形。氯化鈉晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，是人類(lèi)測(cè)試的

第一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)。

下圖是氯化鈉(NaCI)晶體的晶體內(nèi)部格點(diǎn)單元的結(jié)構(gòu)

(晶格結(jié)構(gòu))示意圖。從圖中可以看出其晶體結(jié)構(gòu)中，

各個(gè)離子的相互位置關(guān)系和對(duì)稱(chēng)狀態(tài)。這實(shí)際上就是構(gòu)

成氯化鈉晶體的基本單元，就像用來(lái)建房子的磚頭。

【查一查】

在氯化鈉晶體中：

(1)與每個(gè)Na+等距緊鄰的C廣有個(gè)，與每個(gè)Cr等距緊鄰的Na+有

______個(gè)。

(2)與每個(gè)Na+等距緊鄰的Na+有個(gè)，與每個(gè)C「等距緊鄰的C「有

______個(gè)。

(3)每個(gè)氯化鈉晶胞中獨(dú)立占有個(gè)Na+,_____個(gè)C「，即個(gè)

NaCL

(4)Na+與其等距緊鄰的6個(gè)C「圍成的空間構(gòu)型為。

(5)晶胞邊長(zhǎng)a與離子半徑(、)之間的關(guān)系為0

(6)相距最近的兩Na+之間的距離為,相距最近的兩

C「之間的距離為。

(7)NaCI晶體密度、NaCI的摩爾質(zhì)量M與離子半徑(、)之間的關(guān)系

二號(hào)人物：氯化鈉

【查一查】

在氯化葩晶體中：

(1)與每個(gè)Cs+等距緊鄰的C「有個(gè)，與每個(gè)Cr等距緊鄰的Cs+有

_______個(gè)。

(2)與每個(gè)Cs+等距緊鄰的Cs+有個(gè)，與每個(gè)Cr等距緊鄰的C廠有

_______個(gè)。

(3)每個(gè)氯化專(zhuān)色的晶胞中獨(dú)立占有個(gè)Cs+,個(gè)C「，即

個(gè)CsCI。

(4)晶胞邊長(zhǎng)a與離子半徑(、)之間的關(guān)系。

(5)CsCI晶體密度、CsCI的摩爾質(zhì)量M與離子半徑(、)之間的關(guān)系

2

分子晶體

代表人物：干冰

【查一查】

在干冰的晶體中：

(1)與每個(gè)C02分子等距緊鄰的C02分子有個(gè)。

(2)平均每個(gè)C02晶胞中含個(gè)C02分子。

取晶體中4個(gè)C02分子，形成一個(gè)最小的正方形，用筆描出該正方形。

3

原子晶體

代表人物：金剛石

二號(hào)人物：二氧化硅

【查一查】

金剛石(原子晶體)

在金剛石的晶體結(jié)構(gòu)中：

(1)每個(gè)碳原子與周?chē)?個(gè)碳原子形成四條碳碳單鍵，這5個(gè)碳原子形

成的是結(jié)構(gòu)。兩條C—C鍵的夾角為(類(lèi)似甲烷)。

(2)晶體中最小的環(huán)為6原子環(huán)，但6個(gè)碳原子不在同一平面上。

二氧化硅(原子晶體)

(1)晶體中重復(fù)單元是硅氧四面體，每個(gè)硅原子與4個(gè)氧原子相連，即每個(gè)

氧原子又與2個(gè)硅原子相連，所以在SiO2的晶體中硅、氧原子個(gè)數(shù)比為

(2)在SiO2的晶體結(jié)構(gòu)中最小環(huán)上有個(gè)原子。

(3)每〃molSiO2晶體中，Si—O鍵數(shù)目為moL

4

金屬晶體

1、簡(jiǎn)單立方堆積

代表：針（P。）

2、體心立方堆積

代表：鉀（K）

3、面心立方最密堆積

代表：銅（Cu）

4、六方最密堆積

代表人物：Mg

5

混合晶體

代表：石墨

在石墨晶體中，同層的碳原子以Sp2雜化形成共價(jià)鍵，每一個(gè)碳原子

以三個(gè)共價(jià)鍵與另外三個(gè)原子相連。六個(gè)碳原子在同一個(gè)平面上形成了正

六連連形的環(huán)，伸展成片層結(jié)構(gòu)，這里C-C鍵的鍵長(zhǎng)皆為142pm,這正

好屬于原子晶體的鍵長(zhǎng)范圍，因此對(duì)于同一層來(lái)說(shuō)，它是原子晶體。在同

一平面的碳原子還各剩下一個(gè)P軌道，它們相互重疊。電子比較自由，相

當(dāng)于金屬中的自由電子，所以石墨能導(dǎo)熱和導(dǎo)電，這正是金屬晶體特征。

因此也歸類(lèi)于金屬晶體。

石墨晶體中層與層之間相隔335pm,距離較大，是以范德華力結(jié)合起

來(lái)的，即層與層之間屬于分子晶體。但是，由于同一平面層上的碳原子間

結(jié)合很強(qiáng)，極難破壞，所以石墨的熔點(diǎn)也很高，化學(xué)性質(zhì)也穩(wěn)定。

鑒于它的特殊的成鍵方式，不能單一的認(rèn)為是單晶體或者是多晶體，

按現(xiàn)代的表述方式，認(rèn)為石墨是一種混合晶體。

【查一查】

(1)石墨是一種混合型晶體，層內(nèi)存在鍵，層間以

______________結(jié)合。

(2)在層內(nèi)每個(gè)C原子通過(guò)共價(jià)單鍵與另